高二物理原子和原子核知识点总结

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一、原子结构知识点：
1. 电子的发现和汤姆生的原子模型
- 电子的发现：1897年，英国物理学家汤姆生对阴极射线进行研究，发现了电子。这一发现揭示了原子存在精细结构，打破了原子不可再分的观念。
- 汤姆生的原子模型：1903年，汤姆生提出原子是一个带电小球，正电荷均匀分布在整个球体内，而带负电的电子镶嵌在正电荷中。
2. α粒子散射实验和原子核结构模型
- α粒子散射实验：1909年，卢瑟福及助手盖革和马斯顿完成实验。实验现象包括：绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来方向运动，少数发生较大角度偏转，极少数几乎达到180度反向弹回。
- 原子的核式结构模型：卢瑟福根据实验结果提出，原子中心存在一个很小的核，称为原子核，集中了所有正电荷和几乎全部质量，电子在核外空间绕核旋转。
3. 玻尔的原子模型
- 原子核式结构模型与经典电磁理论的矛盾：经典理论认为电子的加速运动会使其不断发射电磁波，导致能量减少，与原子的稳定性相矛盾。此外，电子绕核旋转产生的电磁波频率应连续变化，与实际的原子光谱线状光谱矛盾。
- 玻尔理论：为了解决上述矛盾，玻尔提出三个假设：定态假设、跃迁假设和轨道量子化假设。基于这些假设，他计算出氢原子核外电子的可能轨道半径和原子能量。
- 玻尔的氢原子模型：玻尔在三个假设的基础上，计算出氢原子核外电子的各条可能轨道的半径和电子在各条轨道上的能量。氢原子的能级公式和轨道半径公式描述了这一模型。
二、原子核知识点：
1. 天然放射现象
- 天然放射现象的发现：1896年，法国物理学家贝克勒耳发现铀或铀矿石能放射出不可见的射线，这种射线可穿透黑纸使照相底片感光。这表明原子核存在精细结构，是可以再分的。
- 放射线的成分和性质：通过电场和磁场研究，发现放射线包括α、β、γ射线，每种射线都有其特定的性质。
2. 原子核的衰变
- 衰变：原子核因放出粒子而转变成新核的变化称为衰变。在衰变过程中，电荷数和质量数守恒。γ射线是伴随α、β衰变放射的高频光子流。
- 半衰期：放射性元素原子核的半数发生衰变所需的时间，称为半衰期。
3. 原子核的人工转变
- 质子的发现：1919年，卢瑟福用α粒子轰击氦原子核发现了质子。
- 中子的发现：1932年，查德威克用α粒子轰击铍核发现了中子。
4. 原子核的组成和放射性同位素
- 原子核的组成：原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为核子。在原子核中，质子数等于电荷数，核子数等于质量数，中子数等于质量数减电荷数。
- 放射性同位素：具有相同质子数但不同中子数的原子互称同位素，放射性同位素是具有放射性的同位素。
三、核能知识点：
1. 核能：核子结合成子核或将原子核分解为核子时，都会放出或吸收能量，这种能量称为核能。
2. 质能方程：爱因斯坦提出物体的质量和能量的关系，E=mc²，即质能方程。
3. 核能的计算：在核反应中，反应后的总质量小于反应前的总质量，这样的反应是放能反应。放出或吸收的能量与质量变化的关系可以用特定公式计算。
4. 释放核能的途径——裂变和聚变
- 裂变反应：重核在一定条件下转变成两个中等质量的核的反应。链式反应是裂变反应中产生的中子继续引发其他铀核反应的过程。
- 聚变反应：轻的原子核聚合成较重的原子核的反应。平均每个核子放出3Mev的能量。
- 聚变反应的条件：几百万摄氏度的高温。